2008高中化学竞赛初赛模拟试卷18.doc

2008高中化学竞赛初赛模拟试卷（18）13//13

2008高中化学竞赛初赛模拟试卷（18）

姓名：
（时间：3小时 满分：100分）
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
满 分
9
10
8
9
12
7
19
16
10

H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012

B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La－Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac－La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds

La系
La
138.9
Ce
140.1
Pr
140.9
Nd
144.2
Pm
144.9
Sm
150.4
Eu
152.0
Gd
157.3
Tb
158.9
Dy
162.5
Ho
164.9
Er
167.3
Tm
168.9
Tb
173.0
Lu
175.0
第第题（9分）
1．（1）碳酸二乙酯（1分）
（2）COCl2＋4NH3→NH2CONH2＋2NH4Cl（1分）
（3）－CO－（1分）
（4）－NHCOCl －N＝C＝O（2分）
2．CCl4＋H2SO4·SO3→COCl2＋2ClSO3H（或HCl＋SO3）（2分）
3．（1）Cl3C－O－－O－CCl3（1分）
（2）BTC常温下为极稳定的固体物质，便于贮运（1分），使用安全，无污染。
题（9分）
光气学名“碳酰氯”，化学式COCl2，是窒息性毒剂之一。
1．光气化学性质活泼，具有酰卤的典型反应，易发生水解、氨解和醇解。
（1）光气与足量乙醇反应所得产物的化学名称是【 】；
（2）光气与足量氨气反应的化学方程式【 】；
（3）足量苯在AlCl3催化剂作用下与光气反应所得产物的结构简式【 】；
（4）光气与苯胺分两步反应可得异氰酸苯酯，中间产物的结构简式是【 】，异氰酸苯酯的结构简式是【 】。
2．实验室可用四氯化碳和发烟硫酸（H2SO4·SO3）反应制备光气，写出化学方程式。

（1）
3．BTC是一种稳定的白色结晶体，熔点为78～82℃，沸点为203～206℃。1mol BTC可在一定条件下分解产生3mol光气，所以又被称为“三光气”。工业上可以利用碳酸二甲酯的氯代反应制备BTC。BTC的反应活性与光气类似，可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺等多种化合物反应，因此低毒性的BTC在化学反应中完全可替代剧毒（被禁用）的光气合成相关的化工产品。
（1）BTC分子中所有氯原子都等价，试写出结构简式
（2）除毒性外，BTC比光气还有什么优点？
（2）
第第题（10分）
1．A为饱和食盐溶液，B为淡碱液或纯水，C为Cl2，D为H2（4分）
2．极间距减小，可降低电解电压而节省电能（1分）
3．为减少OH－向阳极的迁移量或减少副反应的发生，以保持较高的电流效率。（1分）
4．Ca2＋、Mg2＋等金属离子与Na＋一样，都可以通过离子膜到达阴极（1分），并与OH－形成难溶化合物，阻塞离子交换膜，从而影响膜性能的发挥（1分）。
5．①离子膜法生产与传统的隔膜法相比，无需再为电解碱液脱盐（尽量回收NaCl）浓缩（1分），经济效益高，生产效率高，产品烧碱纯且浓，能耗低、蒸汽省（1分）。②隔膜法生产中，更因制作、使用石棉隔膜，必发生硅酸盐纤维（粉尘）污染环境的问题，有使部分操作工人患肺癌职业病的危险（1分）。可见，以电化学科学原理为核心，通过为其所开发的离子膜法电解生产的跨学科高新技术，优化了资源、能源的利用，变污染环境的生产为“清洁生产”，更有其适应可持续发展需要的高社会效益。（本题满分2分，答出3分中2分即可）
题（10分）
电解食盐溶液的氯碱生产技术，已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术进步，如下表所示：
表1 产品液碱质量比较
项目
离子膜法

隔膜法

隔膜法

NaOH%
35（已有50%的报道）
10～12
30
NaCl%
0.0025
14～16
4
Na2CO3%
0.02
（一般不计量）
1
表2 能耗与蒸汽用量比较（以NaOH质量分数为50％作比较基准）
项 目
离子膜法
隔膜法
电解用电 度/吨
2160
2600
蒸汽用电 度/吨
80
700
隔膜法和离子膜法新技术中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止阴、阳极电解产物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂（几类氟碳树脂）组成，树脂的高分子骨架上接有能电离出H＋而可与Na＋等阳离子交换的离子交换基团—SO3H、—COOH，所以是一类厚度虽仅0.l～0.5mm，但一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过，更不能自由通过气体或液体的阳离子交换膜。
1．在所给离子膜法电解食盐溶液示意图中的括号内，填写开始电解时进入电解槽用作电解液的液体A、B的组成名称，以及电解产出气体C、D的化学式。
2．离子膜法电解槽的极间距，由于膜在电极间的结构紧凑而远小于隔膜法电解槽，这将如何影响能耗？

3．传统隔膜法的阴极电解碱液，它所含NaOH的质量分数，为什么只能控制得低些？

4．离子膜法使用的原料要求Ca2＋、Mg2＋等金属离子的总量控制在0.1ug以下，为什么？

5．试对比评价本离子膜法科技进步的经济、社会效益。

第第题（8分）
1．C12H20N2O4（2分） ClCH2COOH（1分）
X1： X2：（2分）
2．命名：2，3－丁二胺四乙酸 1，2－丁二胺四乙酸（1分）
异构体 3种 2种（2分）
题（8分）
有机物X具有旋光活性，其分子由C、H、O、N 4种元素组成，其中C、H、O的原子个数比是3︰5︰2；工业上可以用A和B以物质的量1︰4通过取代反应制备X；X能与4倍其物质的量的NaOH反应，并能与Ca2＋等与大部分金属离子1︰1络合，所得螯合物结构中存在5个五原子环。
1．写出X的化学式【 】和B的结构简式【 】。
2．写出满足条件的全部X的结构简式，分别命名和计算光学异构体的个数。

第第题（9分）
1．Na3AlF6（2分） 氟铝酸钠（1分）
2．正八面体（1分）
3．晶胞内含4个[Na3AlF6]单元 Na3AIF6摩尔质量为210g/mol。
ρ＝＝2.95g/cm3（2分）
4．电解炼铝的助熔剂（1分）
5．Na2SiF6（2分）
题（9分）
离子晶体X是由三种短周期元素组成，三种短周期元素的简单离子的核外电子排布相同，晶胞参数a＝780pm，晶胞中阴离子组成立方最密堆积，阳离子（r＝102pm）占据全部八面体和四面体空隙。
1．写出X的化学式【 】和化学名称【 】；
2．指出阴离子的空间构型【 】；
3．计算晶体X的密度；

4．X在化工生产中有什么用途；

5．另有一种晶体Y，其阴离子也组成立方最密堆积，且与X的阴离子互为等电子体，而阳离子与X的阳离子相同，但只占据全部四面体空隙，请写出Y的化学式。
第第题（12分）
1．（1）（2分）
（2）B（1分）
（3）C（1分）
（4）用活性炭脱色（1分）
2．（1）（1分）
（2）“掩蔽”氨基后滴定羧基，防止氨基对羧基和NaOH中和反应的影响（1分）
（3）91.32%（2分）
3．取一定量的味精溶于水，加入过量标准AgNO3溶液（1分），以Fe3＋为指示剂（1分），用标准KSCN溶液进行滴定（1分）。
题（12分）
1866年H. Rithausen从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸，。1890年L. Wollf合成并确定了它的结构，1908年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出谷氨酸的钠盐（），它才是具有鲜味的成分，即味精。
1．谷氨酸的电离常数Ka1＝6.46×10－3，Ka2＝5.62×10－5，Ka3＝2.14×10－10；pKa＝－lgKa，所以pKa1＝2.19，pKa2＝4.25，pK3＝9.67。
目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。
（1）
以发酵法生产的工艺流程如下：淀粉葡萄糖发酵谷氨酸铵L－谷氨酸谷氨酸－钠盐。
若生成谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制各阶段的pH是一项关键。
（1）Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个？
（2）计算谷氨酸等电点的pH（所谓等电点，就是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）。在下面正确的选项上画圈。
A 2.19 B 3.22 C 4.25 D 6.69
（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？在下面正确的选项上画圈。
A 3.22 B 4.25 C 6.69 D 9.67
（4）用什么物质脱色？【 】
（1）
2．味精中有效成分是谷氨酸钠，可用沙伦逊甲醛滴定发测定其含量。准确称取味精1.000g，加蒸馏水溶解后稀释到10.0mL；从中取2.0mL放入100mL锥形瓶中，加入2.0mL 36%的甲醛溶液，加入20mL水。以酚酞为指示剂，用0.1000mol/L的标准NaOH溶液进行滴定，消耗10.80mL。
（1）谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为C6H8NO4Na，写出结构简式。
（2）加入甲醛的目的是什么？

（3）计算该味精中谷氨酸钠的含量。

3．味精中往往会加入食盐，某学生设计如下实验方案测定NaCl含量：取味精样品5.0g，并溶于蒸馏水；加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液，使沉淀完全；过滤；用蒸馏水反复洗涤沉淀多次；将沉淀低温烘干、称量；重复操作3次，计算NaCl含量。
另一学生觉得这个实验方案的误差较大，且测定沉淀的质量很不方便。于是他设计了另一个实验方案来测定NaCl的含量。已知AgSCN是难溶于水的沉淀。
请简要写出测定NaCl含量的新方案。

姓名：
第第题（7分）
1．C： D：
E： F：（各1分）
2．a：Fe＋HCl（还原－NO2） b：浓H2SO4（各1分）
3．吡啶用于吸收反应中产生的HCl（1分）
题（7分）
化合物（A）是我国蟾蜍皮中的一种物质，由（B）合成该化合物的路线如下：
BCDEFA
1．写出C～F各物质的结构简式；

2．写出a、b的反应条件或使用的无机试剂；

3．E→F中吡啶（）的作用是什么？

第第题（19分）
1．1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2或[Kr]4f145d106s2（1分）
2．熔点低，沸点较高，呈现液态的温度区较宽，且主要在室温附近（1分）
汞的体膨胀系数较大，且随温度的变化较小（1分）
3．（1）2Ag＋2Hg2＋＝2Ag＋＋Hg22＋（1分）
（2）6Hg＋8HNO3＝3Hg2(NO3)2＋2NO↑十4H2O（1分）
4．（1）Hg＋S＝HgS（1分）
（2）下部 汞蒸气比空气密度大（1分）
（3）8.38×10－6kg/m3 不会导致中毒（2分，利用理想气体方程进行计算，Hg过量）
5．（1）乙醇与水能形成氢键，而乙硫醇不能与水形成氢键（1分）
（2）强酸制弱酸原理．H2O的酸性比C2H5OH强，而C2H5SH的酸性比H2O强（1分，pKa H2O：15.7 C2H5SH：10.6 C2H5OH：15.9）
（3）水俣病 食物链（1分）
①Hg2+与酶(SH)2反应：Hg2＋＋→＋2H＋而中毒（1分）
②与反应而解毒：＋→＋（1分）
①②反应合并只给1分，Hg配位数不要求
6．（1）Hg2Cl2（1分） （1分）
（2）12Hg＋12NaCl＋4KAl(SO4)2＋3O2＝6Hg2Cl2＋6Na2SO4＋2K2SO4＋2Al2O3（2分）
（3）升华（1分）
题（19分）
周期表中汞与锌、镉等元素同族，原子序数80，常见的氧化态＋2、＋1，熔点－38.72℃，沸点357℃，是室温下呈现液态的唯一金属单质。汞是古代就已认知的元素之一，大多数汞来自于辰砂矿，主要用于温度计、气压计、荧光灯和电池。
1．写出汞原子的核外电子排布式；

2．汞用于制造温度计，主要利用了它的什么性质？

3．已知下列电对的标准电极电势。
ΦøHg2＋/Hg22＋＝0.905V，ΦøHg22＋/Hg＝0.799，ΦøAg＋/Ag＝0.800V。
（1）试判断：Ag与Hg(NO3)2溶液能否反应？若能，则写出反应的离子方程式。若不能，则说明理由；

（2）写出过量汞与稀硝酸反应的化学方程式。

4．重金属引起的污染中以汞的毒性最大。在汞蒸气浓度为10－5kg/m3的空气中停留一两天人就会中毒，因此水银温度计车间必须采取措施防止汞中毒。
（1）万一不慎将汞撒落在工作台上或地面上，将如何处理，用方程式表示；

（2）室内有汞蒸气时应该通风以降低汞的浓度，通风口装在墙上部还是下部，为什么？

（3）液态汞的蒸气压与温度的关系式为lgp＝a－b/T a＝7.08，b＝3190，p的单位为kPa，打碎一根温度计会洒失0.5g Hg，某温度计厂一车间空间为 30m3，若在288K时不慎打破了一根水银温度计，试通过计算判断在该车间工作是否合会导致汞蒸汽中毒。

5．硫醇的英文名字也叫Mercaptan，来源于拉丁文（Mercurium captans）是捕获汞的意思。医学上常用硫醇类来解除汞中毒，常用一种叫巴尔（）的作解毒剂。
（1）乙醇在常温下可以和水混溶，而乙硫醇在常温下的溶解度仅为1.5g，请解释。

（2）反应C2H5OH＋NaOH→不能反应；C2H5SH＋NaOH→C2H5SNa＋H2O。解释其原因。

（3）闻名世界的八大公害之一的【 】，主要就是由重金属汞污染造成的。海洋中的汞是通过生态系统的【 】进入人体的。人长期食用由于海水、湖水中含有汞离子而中毒的鱼，会吸入汞积聚体内，可引起中毒，其原因是Hg2＋能使含有巯基的蛋白酶（酶(SH)2）失去活性，产生汞中毒，临床常用一种解毒剂，如二巯基丙醇（巴尔）可以解毒使蛋白酶恢复活性。试用有关化学反应解释这种现象。

6．汞有一种化合物X，室温下是无气味、白色结晶粉末，不溶解于水，400～500℃时升华，光照能分解，常用做电极材料。X俗名轻粉，可由水银、明矾、食盐等混合炼制，有攻毒杀虫消水肿之功效。
（1）写出X的化学式【 】和电子式【 】；
（2）写出制备X的化学方程式；

（3）从反应体系中分离出X的方法。

第第题（16分）
1．该法应注意控制Cl2用量，防止Cl2过量，否则过量Cl2会氧化I2，发生如下反应；I2＋5Cl2＋6H2O＝2IO3－＋10Cl－＋12H＋（2分）
2．HIO3＋7I2＋5H2SO4＝5I3＋＋3H2O＋5HSO4－（1分）
3．海水中，I－在阳光紫外线的照射下，按下式反应，生成I2并蒸发到空气中（1分）
I－＋1/2O2＋H2O＝I2＋2OH－（1分）
4．（1）C15H11NO4I4（1分）
（2）A：；B：；C：（3分）
5．（1）KI＋3H2OKIO3＋3H2↑（1分）
（2）酸化的碘化钾和淀粉溶液检验（1分） 5I－＋IO3－＋6H＋＝3I2＋3H2O（1分）
6．利用阿仑尼乌斯公式
H2＋I22HI vHI＝k[H2][I2]……① k＝Ae－Ea’/RT……②
I22I k1＝A1e－E1/RT k2＝A2e－E2/RT
H2＋2I2HI k3＝A3e－E3/RT 又：vHI＝k3[H2][I]2……③（1分）
由已知 k1/k2＝[I]2/[I2]＝[I]2[H2]/[I2][H2]
代入③ vHI＝(k1/k2)k3[H2][I2]……④（1分）
对比①和④可知
k＝(k1/k2)k3＝(A1e－E1/RT/A2e－E2/RT)＝A3e－E3/RT＝(A1A3/A2)e－(E1－E2＋E3)/RT……⑤（1分）
对比⑤和②，可得Ea’＝E1－E2＋E3（1分）
题（16分）
化学发展史上，有许多偶然事件引起科学发现的事例，碘的发现也得益于Courtoris对意外现象的注意。碘是人类发现的第二个生物必需微量元素，它以碘化物形式存在于海水、海藻及人体甲状腺中。人类缺碘会引起甲状腺肿大，我国已全面实施加碘盐方案。
1．单质碘的制备方法之一是在酸性条件下通Cl2于NaI溶液中，指出运用该法时应注意的问题？分析其原因，写出有关反应方程式。

2．在100％硫酸中，I2可被HIO3氧化成I3＋，写出配平的离子方程式。

3．为什么在日照强、温度高的海区，表层水碘浓度往往要低一些？

4．人体缺碘会影响正常的生命活动。儿童缺碘会造成身体畸形，智力低下。成年人缺碘会因新陈代谢能力降低而导致全身无力，提早出现衰老现象。为提高人体素质，食物补碘已引起人们的重视。据报道，人从食物中摄取碘后便在甲状腺中积存下来，通过一系列化学反应形成甲状腺素。甲状腺素的结构：
（1）写出甲状腺素的化学式【 】；
（2）在甲状腺内，甲状腺素的主要合成过程如下：
A（氨基酸）B甲状腺素＋C（氨基酸）
请写出A、B、C的结构简式。

5．科研表明，人的一生只要能摄入一小茶匙的碘就能正常发育，健康生活。目前预防缺碘的有效办法是食用含碘食盐。目前国内食盐加碘加的主要是碘酸钾。
（1）写出工业上以KI为原料制备碘酸钾的化学方程式；

（2）如何用简易操作检验食盐是否加碘。写出离子反应方程式。

6．已知反应H2＋I22HI，分两步完成I22I H2＋2I2HI
式中k，k1，k2，k3是分别为各反应相应的速率常数，若用Ea，E1，E2，E3分别表示各反应相应的活化能，请找出Ea和E1，E2，E3间的关系。已知公式如下：
①对于反应aA＋bB→eE＋fF，反应速率为：v＝k[A]a[B]b
②速率常数与活化能之间满足阿仑尼乌斯公式：k＝Ae－Ea/RT
③对于反应I22I满足：v正＝v逆

第第题（10分）
混合反应得到C︰D＝6︰1；分别反应得到C︰D︰E＝6︰8︰14，说明混合时D与E以物质的量7︰14发生了反应，生成了非气态物质F，则D和E可能是O2和H2（1分）
短周期单质气体除H2、O2（O3）外还有N2、F2、Cl2，因为要组成固体化合物，另一种元素可能是N，且均存在A、B中。C为N2（1分）
从C︰D︰E＝3︰4︰7可知，混合物平均组成为N3xH7xO4x（113xg/mol），摩尔质量应小于450g/mol，x＝1，2或3。（1分）
①x＝1时，N3H7O4，不可能；
②x＝2时，N6H14O8（226g/mol），A可能NH0\1\2\3O0\1\2，且A摩尔质量应大于(226－90)/4＝34，A只可能NHyO2，可能HNO2或NH(OH)2，此时B为N2H10（不可能存在这样的化合物）、N2H2（不可能是固体）；（1分）
③x＝3时，N9H21O12（339g/mol），A可能N1\2H0\1\2\3\4\5O0\1\2\3，且A摩尔质量应大于(339－90)/4＝62.25，A可能为NHyO3或N2HyO2\3，即A可能NH4O3（臭氧化铵）、NH4NO3、NH4NO2，此时B分别为N5H5、NH5、NH5O4，即N2H5N3、NH4H、（NH5O4不存在合理结构）。
C：N2；D：O2；E：H2；（各1分）
A、B：NH4NO3（1分）、NH4H（1分）或NH4O3、N2H5N3（1分）

题（10分）
由短周期的三种元素组成的固体无机化合物A和B，其摩尔质量均小于90g/mol。将A和B以物质的量4︰1混合后引爆，恢复到标准状况下得到物质的量为6︰1的气体单质C、D和非气态化合物F；如果将物质的量为4︰1的A、B在一定条件下分别完全分解，全部得到气体单质（假设）；所得气体混合后，存在C、D、E三种气体，且物质的量为3︰4︰7。
请推断出C、D、E的化学式及A、B的全部可能化学式。
参考答案
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